JP7412933B2 - radar equipment - Google Patents

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本発明の実施形態は、レーダ装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a radar device.

サブアレイDBF方式を用いるレーダ装置では、干渉波に対処するために、サブアレイアンテナの他に補助アンテナを備え、補助アンテナで得られる信号を用いたサイドローブブランキング(Side Lobe Blanking:SLB)処理が行われる場合がある。補助アンテナを用いる場合、レーダ装置の構成が複雑になったり、製造コストが増加したりしてしまうことがあった。また、サブアレイDBF方式を用いるレーダ装置では、クラッタなどの不要波を抑圧する目的で、各サブアレイの信号を合成するデジタル信号処理においてサイドローブを低減するウェイトが適用されている。このようなウェイトには、テイラー分布などの指向性に対応するウェイトがある。しかし、このようなウェイトを適用しても、サイドローブ方向から到来する信号を完全に除去することはできず、クラッタの影響を受けてしまう場合があった。 In order to deal with interference waves, radar equipment using the sub-array DBF method is equipped with an auxiliary antenna in addition to the sub-array antenna, and side lobe blanking (SLB) processing is performed using the signal obtained by the auxiliary antenna. There may be cases where When using an auxiliary antenna, the configuration of the radar device may become complicated and the manufacturing cost may increase. Furthermore, in radar devices using the subarray DBF method, weights are applied to reduce sidelobes in digital signal processing that combines signals from each subarray in order to suppress unnecessary waves such as clutter. Such weights include weights corresponding to directivity such as Taylor distribution. However, even when such weights are applied, it is not possible to completely remove signals arriving from the sidelobe direction, and the signal may be affected by clutter.

吉田、「改訂 レーダ技術」、DBF(Digital Beam Forming)、電子情報通信学会、pp.289-291、1996年Yoshida, “Revised Radar Technology”, DBF (Digital Beam Forming), Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, pp. 289-291, 1996 吉田、「改訂 レーダ技術」、パルス圧縮レーダ、電子情報通信学会、pp.275-280、1996年Yoshida, "Revised Radar Technology", Pulse Compression Radar, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, pp. 275-280, 1996 吉田、「改訂 レーダ技術」、CFAR(定誤警報受信)処理、電子情報通信学会、pp.87-89、1996年Yoshida, “Revised Radar Technology”, CFAR (Constant False Alarm Reception) Processing, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, pp. 87-89, 1996 吉田、「改訂 レーダ技術」、テイラー分布、電子情報通信学会、pp.134-135、1996年Yoshida, “Revised Radar Technology”, Taylor Distribution, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, pp. 134-135, 1996 吉田、「改訂 レーダ技術」、モノパルス方式、電子情報通信学会、pp.260-264、1996年Yoshida, “Revised Radar Technology”, Monopulse method, Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, pp. 260-264, 1996

本発明が解決しようとする課題は、補助アンテナを用いずに、サイドローブ方向から到来する干渉波およびクラッタ反射などの不要波による影響を抑圧できるレーダ装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a radar device that can suppress the influence of unnecessary waves such as interference waves arriving from side lobe directions and clutter reflections without using an auxiliary antenna.

実施形態のレーダ装置は、アレイアンテナと、信号形成部と、検出部と、を持つ。信号形成部は、アレイアンテナの開口面を分割した4つの分割開口面それぞれに対応するサブアレイで受信される受信信号を加算して和信号を算出する。信号形成部は、4つの分割開口面のうちの2つの分割開口面のサブアレイで受信される受信信号を、重み係数を使用することにより重み付け加算して第1の加算信号を算出し、4つの分割開口面のうち2つの分割開口面を除く2つの分割開口面のサブアレイで受信される受信信号を重み付け加算して第2の加算信号を算出する。信号形成部は、第1の加算信号の算出に使用された受信信号を、第1の加算信号の算出に使用された重み係数と異なる重み係数を使用することにより重み付け加算して第3の加算信号を算出し、第2の加算信号の算出に使用された受信信号を、第2の加算信号の算出に使用された重み係数と異なる重み係数を使用することにより重み付け加算して第4の加算信号を算出する。信号形成部は、第1の加算信号と第2の加算信号との差である第1の差信号を算出し、第3の加算信号と第4の加算信号との差である第2の差信号を算出する。検出部は、第1の差信号および第2の差信号よりも和信号が大きい場合、和信号に基づいてアレイアンテナの指向方向における物体を検出し、第1の差信号および第2の差信号のいずれか又は両方よりも和信号が小さい場合、物体を検出しないThe radar device of the embodiment includes an array antenna, a signal forming section, and a detecting section. The signal forming unit calculates a sum signal by adding received signals received by subarrays corresponding to each of four divided aperture planes obtained by dividing the aperture plane of the array antenna. The signal forming unit calculates a first addition signal by weighting and adding the received signals received by the sub-arrays of two of the four divided aperture planes using a weighting coefficient, A second summed signal is calculated by performing weighted addition of received signals received by subarrays of two divided aperture planes excluding two of the divided aperture planes. The signal forming unit weights and adds the received signals used to calculate the first addition signal by using a weighting coefficient different from the weighting coefficient used to calculate the first addition signal, and performs the third addition. A fourth addition is performed by weighting and adding the received signals used for calculating the second addition signal using a weighting coefficient different from the weighting coefficient used for calculating the second addition signal. Calculate the signal. The signal forming unit calculates a first difference signal that is the difference between the first addition signal and the second addition signal, and calculates a second difference signal that is the difference between the third addition signal and the fourth addition signal. Calculate the signal. When the sum signal is larger than the first difference signal and the second difference signal, the detection unit detects an object in the pointing direction of the array antenna based on the sum signal , and detects the object in the pointing direction of the array antenna. If the sum signal is smaller than either or both, the object is not detected .

本実施形態によるレーダ装置の構成例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a radar device according to the present embodiment. 本実施形態におけるサブアレイアンテナの構成例を示す図。The figure which shows the example of a structure of the subarray antenna in this embodiment. 本実施形態におけるA/D変換ユニットの構成例を示す図。The figure which shows the example of a structure of the A/D conversion unit in this embodiment. 本実施形態における信号処理部の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a signal processing section in this embodiment. 本実施形態におけるビーム信号形成部が形成する各ビーム信号の概要を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an outline of each beam signal formed by the beam signal forming section in this embodiment. 本実施形態におけるビーム信号形成部が算出するΣビーム信号(和信号)とΔELビーム信号(差信号)との一例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an example of a Σ beam signal (sum signal) and a ΔEL beam signal (difference signal) calculated by the beam signal forming unit in the present embodiment. 本実施形態におけるビーム信号形成部が算出するΣビーム信号(和信号)とSLB用ΔELビーム信号との一例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an example of a Σ beam signal (sum signal) and an SLB ΔEL beam signal calculated by a beam signal forming unit in the present embodiment. 本実施形態におけるビーム信号形成部が算出するΣビーム信号(和信号)と2つのSLB用ΔELビーム信号との一例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an example of a Σ beam signal (sum signal) and two SLB ΔEL beam signals calculated by the beam signal forming unit in the present embodiment.

以下、実施形態のレーダ装置を、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態によるレーダ装置100の構成例を示す図である。レーダ装置100は、不図示の送信アンテナから観測空間に向けて送信された信号が物体(目標)で反射した反射波を受信し、物体の位置を検出する。送信アンテナから送信される信号には、所定の符号系列を用いた符号変調や、所定の周波数範囲で周波数を一定に変化させる線形周波数変調などが施される。 Hereinafter, a radar device according to an embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a radar device 100 according to this embodiment. The radar device 100 receives a reflected wave of a signal transmitted from a transmitting antenna (not shown) toward an observation space and reflected by an object (target), and detects the position of the object. A signal transmitted from a transmitting antenna is subjected to code modulation using a predetermined code sequence, linear frequency modulation in which the frequency is constantly changed within a predetermined frequency range, and the like.

レーダ装置100は、フェーズドアレイアンテナ1と、信号変換部2と、クロック発生器3と、走査制御器4と、信号処理部5とを備える。フェーズドアレイアンテナ1は、複数のサブアレイアンテナ11を備える。レーダ装置100では、信号処理部5が、フェーズドアレイアンテナ1で受信した信号から得られるデジタルIQ信号に基づいて複数のSLB判定用の信号を算出し、算出したSLB判定用の信号を用いてSLB処理を行う。フェーズドアレイアンテナ1で受信した信号から複数のSLB判定用の信号を得ることにより、レーダ装置100は、補助アンテナを用いずともSLB処理を行うことができる。 The radar device 100 includes a phased array antenna 1 , a signal converter 2 , a clock generator 3 , a scan controller 4 , and a signal processor 5 . Phased array antenna 1 includes a plurality of subarray antennas 11. In the radar device 100, the signal processing unit 5 calculates a plurality of signals for SLB determination based on the digital IQ signal obtained from the signal received by the phased array antenna 1, and performs SLB determination using the calculated signals for SLB determination. Perform processing. By obtaining a plurality of SLB determination signals from the signals received by the phased array antenna 1, the radar device 100 can perform SLB processing without using an auxiliary antenna.

各サブアレイアンテナ11は、観測空間に指向方向を向けた受信により得られる受信RF信号を、信号変換部2へ供給する。クロック発生器3は、信号変換部2及び走査制御器4へ基準クロック信号を供給する。信号変換部2及び走査制御器4は、基準クロック信号に同期して動作する。走査制御器4は、フェーズドアレイアンテナ1の指向方向を観測方向に向けるための位相制御信号をフェーズドアレイアンテナ1へ供給する。 Each sub-array antenna 11 supplies a received RF signal obtained by reception directed toward the observation space to the signal converter 2 . Clock generator 3 supplies a reference clock signal to signal converter 2 and scan controller 4 . The signal converter 2 and the scan controller 4 operate in synchronization with the reference clock signal. The scan controller 4 supplies the phased array antenna 1 with a phase control signal for directing the pointing direction of the phased array antenna 1 toward the observation direction.

信号変換部2は、クロック発生器3から供給される基準クロック信号に同期して、各サブアレイアンテナ11から供給される受信RF信号をデジタルIQ信号に変換する。信号変換部2は、フェーズドアレイアンテナ1が備えるサブアレイアンテナ11それぞれに対応するA/D(Analog/Digital)変換ユニット21と、P/S(Parallel/Serial)変換回路22とを備える。A/D変換ユニット21は、受信RF信号を直接サンプリングしてダウンコンバートし、ダウンコンバートした信号に対する直交検波によりデジタルIQ信号を得る。A/D変換ユニット21は、デジタルIQ信号をP/S変換回路22へ供給する。P/S変換回路22は、各A/D変換ユニット21から供給されるデジタルIQ信号をシリアル信号に変換し、シリアル信号を信号処理部5へ伝送する。 The signal converter 2 converts the received RF signals supplied from each sub-array antenna 11 into digital IQ signals in synchronization with the reference clock signal supplied from the clock generator 3. The signal conversion unit 2 includes an A/D (Analog/Digital) conversion unit 21 and a P/S (Parallel/Serial) conversion circuit 22 corresponding to each of the subarray antennas 11 included in the phased array antenna 1. The A/D conversion unit 21 directly samples and down-converts the received RF signal, and obtains a digital IQ signal by performing orthogonal detection on the down-converted signal. The A/D conversion unit 21 supplies the digital IQ signal to the P/S conversion circuit 22. The P/S conversion circuit 22 converts the digital IQ signal supplied from each A/D conversion unit 21 into a serial signal, and transmits the serial signal to the signal processing section 5.

信号処理部5は、シリアル信号として伝送される各デジタルIQ信号を用いて、観測空間に向けたフェーズドアレイアンテナ1のサイドローブ方向から到来する干渉波およびクラッタ反射波などの不要波による影響を抑える処理を行う。また、信号処理部5は、不要波の影響を抑えつつ、各デジタルIQ信号に含まれる反射波の成分に基づいて観測空間における物体の位置を検出する。信号処理部5は、例えば、汎用コンピュータを用いて構成されてもよい。 The signal processing unit 5 uses each digital IQ signal transmitted as a serial signal to suppress the influence of unnecessary waves such as interference waves and clutter reflected waves arriving from the side lobe direction of the phased array antenna 1 toward the observation space. Perform processing. Further, the signal processing unit 5 detects the position of the object in the observation space based on the component of the reflected wave included in each digital IQ signal while suppressing the influence of unnecessary waves. The signal processing unit 5 may be configured using, for example, a general-purpose computer.

図2は、本実施形態におけるサブアレイアンテナ11の構成例を示す図である。フェーズドアレイアンテナ1が備える複数のサブアレイアンテナ11は、同じ構成を有する。サブアレイアンテナ11は、複数のアンテナ素子101と、アンテナ素子101ごとに設けられた増幅器102及び移相器103と、合成回路104と、増幅器105と、アナログフィルタ106とを備える。アンテナ素子101で受信された受信信号は、増幅器102に供給される。増幅器102は、受信信号を増幅して移相器103へ供給する。移相器103は、走査制御器4から供給される位相制御信号が示す移相量で、受信信号の位相を変化させる。位相制御信号が示す移相量は、フェーズドアレイアンテナ1の指向方向に応じて定められる。移相器103は、位相を変化させた受信信号を合成回路104へ供給する。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the subarray antenna 11 in this embodiment. The plurality of subarray antennas 11 included in the phased array antenna 1 have the same configuration. The sub-array antenna 11 includes a plurality of antenna elements 101, an amplifier 102 and a phase shifter 103 provided for each antenna element 101, a synthesis circuit 104, an amplifier 105, and an analog filter 106. A received signal received by antenna element 101 is supplied to amplifier 102 . Amplifier 102 amplifies the received signal and supplies it to phase shifter 103 . The phase shifter 103 changes the phase of the received signal by the amount of phase shift indicated by the phase control signal supplied from the scan controller 4. The amount of phase shift indicated by the phase control signal is determined according to the pointing direction of the phased array antenna 1. Phase shifter 103 supplies the phase-changed received signal to synthesis circuit 104 .

合成回路104は、各移相器103から供給される受信信号を加算合成するアナログ回路であり、合成により得られた合成信号を増幅器105へ供給する。合成回路104における加算合成では、各受信信号に対して異なる重み付けを行わずに加算を行う。または、各受信信号に対して一様の重み係数を用いた重み付け加算を行ってもよい。増幅器105は、合成信号を増幅してアナログフィルタ106へ供給する。アナログフィルタ106は、観測空間に向けて送信された信号の周波数近傍の所定の周波数帯域の信号を透過して、受信RF信号として信号変換部2へ供給する。なお、アナログフィルタ106として、ハイパスフィルタやバンドパスフィルタを用いてもよい。 The synthesis circuit 104 is an analog circuit that adds and synthesizes the received signals supplied from each phase shifter 103, and supplies the synthesized signal obtained by the synthesis to the amplifier 105. In the additive synthesis in the synthesis circuit 104, addition is performed without applying different weighting to each received signal. Alternatively, weighted addition using a uniform weighting coefficient may be performed for each received signal. Amplifier 105 amplifies the composite signal and supplies it to analog filter 106 . The analog filter 106 transmits a signal in a predetermined frequency band near the frequency of the signal transmitted toward the observation space, and supplies the signal to the signal converter 2 as a received RF signal. Note that a high-pass filter or a band-pass filter may be used as the analog filter 106.

図3は、本実施形態におけるA/D変換ユニット21の構成例を示す図である。信号変換部2が備える複数のA/D変換ユニット21は、同じ構成を有する。A/D変換ユニットは、PLL回路211と、A/D変換器212と、直交検波器213とを備える。PLL回路211は、クロック発生器3から供給される基準クロック信号を用いて、受信RF信号のサンプリングに用いられるA/D変換クロック信号を生成し、A/D変換器212へ供給する。また、PLL回路211は、基準クロック信号を用いて、直交検波器213において直交検波に用いられる動作クロック信号を生成し、直交検波器213に供給する。A/D変換クロック信号と動作クロック信号とは同期しており、A/D変換器212と直交検波器213とは同期して動作する。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the A/D conversion unit 21 in this embodiment. The plurality of A/D conversion units 21 included in the signal conversion section 2 have the same configuration. The A/D conversion unit includes a PLL circuit 211, an A/D converter 212, and a quadrature detector 213. The PLL circuit 211 uses the reference clock signal supplied from the clock generator 3 to generate an A/D conversion clock signal used for sampling the received RF signal, and supplies it to the A/D converter 212. Further, the PLL circuit 211 uses the reference clock signal to generate an operation clock signal used for quadrature detection in the quadrature detector 213, and supplies the generated clock signal to the quadrature detector 213. The A/D conversion clock signal and the operation clock signal are synchronized, and the A/D converter 212 and quadrature detector 213 operate in synchronization.

A/D変換器212は、受信RF信号を直接サンプリングしてデジタル信号に変換するデジタルダウンコンバートを行う。A/D変換器212は、デジタルダウンコンバートにより得られたデジタル信号を直交検波器213へ供給する。直交検波器213は、供給されるデジタル信号に対して直交検波を行い、同相成分と直交成分とを含むデジタルIQ信号を得る。直交検波器213は、デジタルIQ信号をP/S変換回路22へ供給する。なお、直交検波器213は、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの汎用デバイスを用いて構成してもよい。 The A/D converter 212 directly samples the received RF signal and performs digital down-conversion to convert it into a digital signal. The A/D converter 212 supplies the digital signal obtained by digital down-conversion to the quadrature detector 213. The quadrature detector 213 performs quadrature detection on the supplied digital signal to obtain a digital IQ signal including an in-phase component and a quadrature component. Quadrature detector 213 supplies the digital IQ signal to P/S conversion circuit 22 . Note that the quadrature detector 213 may be configured using a general-purpose device such as an FPGA (Field Programmable Gate Array).

図4は、本実施形態における信号処理部5の構成例を示す図である。信号処理部5は、通信I/F(インタフェース)51と、ビーム信号形成部52と、パルス圧縮部53と、ノイズスレッショルド処理部54と、CFAR(Constant False Alarm Ratio)処理部55と、SLB処理部56と、測距部57と、測角部58とを備える。信号処理部5として汎用コンピュータが用いられる場合、ハードディスクやSSD(Solid State Drive)などの記憶装置に記憶されたプログラムをCPU(Central Processing Unit)が実行することにより、CPUがビーム信号形成部52、パルス圧縮部53、ノイズスレッショルド処理部54、CFAR処理部55、SLB処理部56、測距部57及び測角部58として動作する。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the signal processing section 5 in this embodiment. The signal processing section 5 includes a communication I/F (interface) 51, a beam signal forming section 52, a pulse compression section 53, a noise threshold processing section 54, a CFAR (Constant False Alarm Ratio) processing section 55, and an SLB processing section. 56, a distance measuring section 57, and an angle measuring section 58. When a general-purpose computer is used as the signal processing unit 5, a CPU (Central Processing Unit) executes a program stored in a storage device such as a hard disk or an SSD (Solid State Drive). It operates as a pulse compression section 53, a noise threshold processing section 54, a CFAR processing section 55, an SLB processing section 56, a distance measurement section 57, and an angle measurement section 58.

通信I/F51は、信号変換部2からシリアル信号として伝送されるデジタルIQ信号を受信し、デジタルIQ信号をバッファする。ビーム信号形成部52は、送信アンテナから観測空間に向けて信号が送信される間隔で、通信I/F51にバッファされるデジタルIQ信号を用いて複数のビーム信号を形成する。ビーム信号形成部52が形成するビーム信号には、Σビーム信号と、ΔELビーム信号と、ΔAZビーム信号と、SLB用ΔEL1ビーム信号と、SLB用ΔEL2ビーム信号とが含まれる。ビーム信号形成部52は、形成した各ビーム信号をパルス圧縮部53へ供給する。 The communication I/F 51 receives the digital IQ signal transmitted as a serial signal from the signal converter 2, and buffers the digital IQ signal. The beam signal forming unit 52 forms a plurality of beam signals using the digital IQ signals buffered in the communication I/F 51 at intervals at which signals are transmitted from the transmitting antenna toward the observation space. The beam signals formed by the beam signal forming section 52 include a Σ beam signal, a ΔEL beam signal, a ΔAZ beam signal, a ΔEL1 beam signal for SLB, and a ΔEL2 beam signal for SLB. The beam signal forming section 52 supplies each formed beam signal to the pulse compressing section 53.

図5は、本実施形態におけるビーム信号形成部52が形成する各ビーム信号の概要を示す図である。図5に示す例では、フェーズドアレイアンテナ1の開口面を4つに分割した分割開口面それぞれに含まれるサブアレイアンテナ11を、サブアレイA~Dとしている。ビーム信号形成部52は、サブアレイA~Dごとに含まれるサブアレイアンテナ11のデジタルIQ信号を加算合成し、各サブアレイA~Dの合成信号を算出する。ビーム信号形成部52は、各サブアレイA~Dの合成信号を加算してΣビーム信号(和信号)を算出する。 FIG. 5 is a diagram showing an outline of each beam signal formed by the beam signal forming section 52 in this embodiment. In the example shown in FIG. 5, the aperture surface of the phased array antenna 1 is divided into four, and subarray antennas 11 included in each divided aperture surface are designated as subarrays A to D. Beam signal forming section 52 adds and combines the digital IQ signals of subarray antennas 11 included in each subarray A to D, and calculates a composite signal for each subarray A to D. Beam signal forming section 52 adds the combined signals of each subarray A to D to calculate a Σ beam signal (sum signal).

また、ビーム信号形成部52は、サブアレイA~Dごとに含まれるサブアレイアンテナ11のデジタルIQ信号にウェイト(重み係数)を乗じて加算合成し、各サブアレイA~Dの重み付け合成信号を算出する。ウェイトは少なくとも3つ予め定められており、そのうち1つは各サブアレイアンテナ11のデジタルIQ信号に対して一様のウェイトである。一様のウェイトは、例えば「1」である。他のウェイトとして、例えば、テイラー分布の指向性に対応するウェイトや、ベイリス分布やチェビシェフ分布の指向性に対応するウェイトを用いてもよい。また、フェーズドアレイアンテナ1のメインローブにおいて、重み付け加算により得られる信号の振幅(利得)が、Σビーム信号の振幅(利得)より小さくなる他の重み係数を用いてもよい。 In addition, the beam signal forming unit 52 multiplies the digital IQ signals of the sub-array antennas 11 included in each of the sub-arrays A to D by weights (weighting coefficients), adds and synthesizes the signals, and calculates a weighted composite signal for each of the sub-arrays A to D. At least three weights are predetermined, one of which is a uniform weight for the digital IQ signal of each sub-array antenna 11. The uniform weight is, for example, "1". As other weights, for example, weights corresponding to the directivity of the Taylor distribution, weights corresponding to the directivity of the Baylis distribution, or the Chebyshev distribution may be used. Further, in the main lobe of the phased array antenna 1, other weighting coefficients may be used such that the amplitude (gain) of the signal obtained by weighted addition is smaller than the amplitude (gain) of the Σ beam signal.

一様のウェイトが用いられる場合、ビーム信号形成部52は、サブアレイA及びサブアレイBの重み付け合成信号の和から、サブアレイC及びサブアレイDの重み付け合成信号の和を減算してΔAZビーム信号(差信号)を算出する。すなわち、ビーム信号形成部52は、フェーズドアレイアンテナ1の開口面を縦方向に分割した右側及び左側の分割開口面間で重み付け合成信号の差を算出する。また、ビーム信号形成部52は、サブアレイA及びサブアレイCの重み付け合成信号の和から、サブアレイB及びサブアレイDの重み付け合成信号の和を減算してΔELビーム信号(差信号)を算出する。すなわち、ビーム信号形成部52は、フェーズドアレイアンテナ1の開口面を横方向に分割した上側及び下側の開口分割面間で重み付け合成信号の差を算出する。 When uniform weights are used, the beam signal forming unit 52 subtracts the sum of the weighted combined signals of subarray C and subarray D from the sum of the weighted combined signals of subarray A and subarray B, and generates a ΔAZ beam signal (difference signal ) is calculated. That is, the beam signal forming unit 52 calculates the difference in weighted composite signals between the right and left divided aperture planes obtained by dividing the aperture plane of the phased array antenna 1 in the vertical direction. In addition, the beam signal forming unit 52 subtracts the sum of the weighted composite signals of subarray B and subarray D from the sum of the weighted composite signals of subarray A and subarray C to calculate a ΔEL beam signal (difference signal). That is, the beam signal forming unit 52 calculates the difference in weighted composite signals between upper and lower aperture division planes obtained by dividing the aperture plane of the phased array antenna 1 in the horizontal direction.

なお、ウェイト用いた演算を行わずに、ビーム信号形成部52は、サブアレイA及びサブアレイBの合成信号の和から、サブアレイC及びサブアレイDの合成信号の和を減算してΔAZビーム信号を算出してもよい。また、ビーム信号形成部52は、サブアレイA及びサブアレイCの合成信号の和から、サブアレイB及びサブアレイDの合成信号の和を減算してΔELビーム信号を算出してもよい。 Note that without performing calculations using weights, the beam signal forming unit 52 calculates the ΔAZ beam signal by subtracting the sum of the combined signals of subarray C and subarray D from the sum of the combined signals of subarray A and subarray B. You can. Furthermore, the beam signal forming unit 52 may calculate the ΔEL beam signal by subtracting the sum of the combined signals of sub-array B and sub-array D from the sum of the combined signals of sub-array A and sub-array C.

一様のウェイト以外のウェイトが用いられる場合、ビーム信号形成部52は、サブアレイA及びサブアレイBの重み付け合成信号の和から、サブアレイC及びサブアレイDの重み付け合成信号の和を減算してSLB用ΔAZビーム信号を算出する。また、ビーム信号形成部52は、サブアレイA及びサブアレイCの重み付け合成信号の和から、サブアレイB及びサブアレイDの重み付け合成信号の和を減算してSLB用ΔELビーム信号を算出する。すなわち、ビーム信号形成部52は、フェーズドアレイアンテナ1の開口面を横方向に分割した上側及び下側の開口分割面間で重み付け合成信号の差を算出する。SLB用ΔAZビーム信号及びSLB用ΔELビーム信号が、SLB判定用の信号として用いられる。 When weights other than uniform weights are used, the beam signal forming unit 52 subtracts the sum of the weighted composite signals of subarray C and subarray D from the sum of the weighted composite signals of subarray A and subarray B, and calculates ΔAZ for SLB. Calculate the beam signal. Furthermore, the beam signal forming unit 52 subtracts the sum of the weighted composite signals of subarray B and subarray D from the sum of the weighted composite signals of subarray A and subarray C to calculate the SLB ΔEL beam signal. That is, the beam signal forming unit 52 calculates the difference in weighted composite signals between upper and lower aperture division planes obtained by dividing the aperture plane of the phased array antenna 1 in the horizontal direction. The SLB ΔAZ beam signal and the SLB ΔEL beam signal are used as signals for SLB determination.

以上のように、ビーム信号形成部52は、ΔAZビーム信号、ΔELビーム信号を算出するとともに、SLB用ΔAZビーム信号とSLB用ΔELビーム信号とをウェイトごとに同時に算出する。ビーム信号形成部52は、送信アンテナからの送信間隔ごとに、すなわちフェーズドアレイアンテナ1による受信ごとに、複数のビーム信号を同時に形成する。 As described above, the beam signal forming unit 52 calculates the ΔAZ beam signal and the ΔEL beam signal, and simultaneously calculates the SLB ΔAZ beam signal and the SLB ΔEL beam signal for each weight. The beam signal forming unit 52 simultaneously forms a plurality of beam signals at each transmission interval from the transmitting antenna, that is, at each reception by the phased array antenna 1.

ここで、ビーム信号形成部52が行う重み付け加算合成を説明する。説明を簡単にするため、各分割開口面に含まれるサブアレイアンテナ11の数を「5」として、サブアレイA~Dそれぞれに含まれるサブアレイアンテナ11のデジタルIQ信号を式(1-1)~(1-4)のように表す。
A=[a1,a2,a3,a4,a5] …(1-1)
B=[b1,b2,b3,b4,b5] …(1-2)
C=[c1,c2,c3,c4,c5] …(1-3)
D=[d1,d2,d3,d4,d5] …(1-4)
Here, the weighted addition combination performed by the beam signal forming section 52 will be explained. To simplify the explanation, the number of sub-array antennas 11 included in each divided aperture plane is assumed to be "5", and the digital IQ signals of sub-array antennas 11 included in each of sub-arrays A to D are expressed by equations (1-1) to (1). -4).
A=[a1,a2,a3,a4,a5]...(1-1)
B=[b1, b2, b3, b4, b5]...(1-2)
C=[c1,c2,c3,c4,c5]...(1-3)
D=[d1, d2, d3, d4, d5]...(1-4)

また、ウェイトW=[w1,w2,w3,w4,w5]で表すと、重み付け合成信号は、式(2-1)~(2-4)のように表される。
A×W=Σai×wi,(i=1,2,…,5) …(2-1)
B×W=Σbi×wi,(i=1,2,…,5) …(2-2)
C×W=Σci×wi,(i=1,2,…,5) …(2-3)
D×W=Σdi×wi,(i=1,2,…,5) …(2-4)
Furthermore, when expressed as weight W=[w1, w2, w3, w4, w5], the weighted composite signal is expressed as shown in equations (2-1) to (2-4).
A×W=Σai×wi, (i=1,2,...,5)...(2-1)
B × W = Σbi × wi, (i = 1, 2, ..., 5) ... (2-2)
C×W=Σci×wi, (i=1,2,...,5)...(2-3)
D×W=Σdi×wi, (i=1,2,...,5)...(2-4)

ΔELビーム信号及びSLB用ΔELビーム信号は、式(3)で表される。
ΔEL=((A×W)+(C×W))+((B×W)+(D×W)) …(3)
The ΔEL beam signal and the SLB ΔEL beam signal are expressed by equation (3).
ΔEL=((A×W)+(C×W))+((B×W)+(D×W))…(3)

ここで、ビーム信号形成部52が算出する各ビーム信号の一例を図6から図8に示す。図6から図8において、横軸はフェーズドアレイアンテナ1の指向方向に対する角度差を示し、縦軸は信号の振幅を規格化した場合の振幅又は利得を示す。以下、Σビーム信号のサイドローブの角度範囲を「サイドローブ範囲」という。図6は、本実施形態におけるビーム信号形成部52が算出するΣビーム信号(和信号)とΔELビーム信号(差信号)との一例を示す図である。なお、図6に示す例では、ΔELビームを算出する際に用いる一様のウェイトとして「1」が用いられている。本実施形態のレーダ装置100は、フェーズドアレイアンテナ1で受信した信号がサイドローブ範囲に含まれる信号であるか否かを判定し、SLB処理を行う。 Here, examples of each beam signal calculated by the beam signal forming section 52 are shown in FIGS. 6 to 8. 6 to 8, the horizontal axis indicates the angular difference with respect to the directivity direction of the phased array antenna 1, and the vertical axis indicates the amplitude or gain when the amplitude of the signal is normalized. Hereinafter, the angular range of the sidelobe of the Σ beam signal will be referred to as the "sidelobe range". FIG. 6 is a diagram showing an example of a Σ beam signal (sum signal) and a ΔEL beam signal (difference signal) calculated by the beam signal forming section 52 in this embodiment. Note that in the example shown in FIG. 6, "1" is used as the uniform weight used when calculating the ΔEL beam. The radar device 100 of this embodiment determines whether the signal received by the phased array antenna 1 is a signal included in the sidelobe range, and performs SLB processing.

図7は、本実施形態におけるビーム信号形成部52が算出するΣビーム信号(和信号)とSLB用ΔELビーム信号との一例を示す図である。図7に示す例では、SLB用ΔELビーム信号を算出する際に用いるウェイトとして、テイラー分布の指向性に対応するウェイトが用いられている。図7に示すように、サイドローブ範囲のほとんどにおいて、SLB用ΔELビーム信号の振幅がΣビーム信号の振幅より大きくなっている。すなわち、SLB用ΔELビーム信号の振幅とΣビーム信号の振幅とを比較することにより、受信した信号がサイドローブ範囲における信号であるか否かの判定ができる。しかし、SLB用ΔELビーム信号の振幅がほぼゼロになるヌル点近傍では、SLB用ΔELビーム信号の振幅とΣビーム信号の振幅との大小関係が入れ替わるため、サイドローブ範囲の判定が正しく行えない。 FIG. 7 is a diagram showing an example of a Σ beam signal (sum signal) and an SLB ΔEL beam signal calculated by the beam signal forming unit 52 in this embodiment. In the example shown in FIG. 7, weights corresponding to the directivity of the Taylor distribution are used as weights used when calculating the SLB ΔEL beam signal. As shown in FIG. 7, in most of the sidelobe range, the amplitude of the SLB ΔEL beam signal is larger than the amplitude of the Σ beam signal. That is, by comparing the amplitude of the SLB ΔEL beam signal and the amplitude of the Σ beam signal, it can be determined whether the received signal is in the sidelobe range. However, near the null point where the amplitude of the ΔEL beam signal for SLB is almost zero, the magnitude relationship between the amplitude of the ΔEL beam signal for SLB and the amplitude of the Σ beam signal is reversed, so that the sidelobe range cannot be determined correctly.

図8は、本実施形態におけるビーム信号形成部52が算出するΣビーム信号(和信号)と2つのSLB用ΔELビーム信号との一例を示す図である。図8に示す例では、SLB用ΔELビーム信号を算出する際に用いるウェイトとして、2つのウェイトが用いられている。1つ目のウェイトは、テイラー分布の指向性に対応するウェイトである。2つ目のウェイトは、サブアレイA~Dに含まれるサブアレイアンテナ11から予め定めた2つのサブアレイアンテナ11を選択し、選択したサブアレイアンテナ11のデジタルIQ信号を加算合成するウェイトである。例えば、ウェイトW=[w1,w2,w3,w4,w5]の要素のうち任意の2つの値を「1」とし、他の値を「0」とする。このようにして算出される2つのSLB用ΔELビーム信号のヌル点は、サイドローブ範囲において異なる角度に表れる。このような2つのSLB用ΔELビーム信号の振幅とΣビーム信号の振幅とを比較することにより、サイドローブ範囲の判定を正しく行うことができる。 FIG. 8 is a diagram showing an example of a Σ beam signal (sum signal) and two SLB ΔEL beam signals calculated by the beam signal forming unit 52 in this embodiment. In the example shown in FIG. 8, two weights are used when calculating the SLB ΔEL beam signal. The first weight is a weight corresponding to the directivity of the Taylor distribution. The second weight is a weight that selects two predetermined subarray antennas 11 from subarray antennas 11 included in subarrays A to D, and adds and synthesizes the digital IQ signals of the selected subarray antennas 11. For example, any two values among the elements of weight W=[w1, w2, w3, w4, w5] are set to "1", and the other values are set to "0". The null points of the two SLB ΔEL beam signals calculated in this way appear at different angles in the sidelobe range. By comparing the amplitudes of the two SLB ΔEL beam signals and the amplitude of the Σ beam signal, the sidelobe range can be correctly determined.

なお、図8に示したウェイトの組み合わせは、一例であり、他の組み合わせを用いてもよい。他の組み合わせを選択する際に満たすべき条件は、以下の条件である。1つ目の条件は、フェーズドアレイアンテナ1のメインローブにおいて、各SLB用ΔELビーム信号の振幅(又は利得)がΣビーム信号の振幅(又は利得)より小さい値を有することである。2つ目の条件は、サイドローブ範囲においていずれかのSLB用ΔELビーム信号の振幅がΣビーム信号の振幅より大きい値を有することである。3つ目の条件は、SLB用ΔELビーム信号それぞれのヌル点がサイドローブ範囲において一致しないことである。 Note that the combination of weights shown in FIG. 8 is an example, and other combinations may be used. The conditions to be satisfied when selecting other combinations are as follows. The first condition is that in the main lobe of the phased array antenna 1, the amplitude (or gain) of each SLB ΔEL beam signal has a smaller value than the amplitude (or gain) of the Σ beam signal. The second condition is that the amplitude of any SLB ΔEL beam signal has a value larger than the amplitude of the Σ beam signal in the sidelobe range. The third condition is that the null points of the SLB ΔEL beam signals do not match in the sidelobe range.

上記の条件を満たすウェイトとして、ベイリス分布又はチェビシェフ分布の指向性に対応するウェイトと、サブアレイA~Dに含まれるサブアレイアンテナ11のうちn個のサブアレイアンテナ11のデジタルIQ信号を加算合成(n合成)するウェイトとを組み合わせて用いてもよい。「n」は、サブアレイA~Dに含まれるサブアレイアンテナ11の数より小さい値であって、Σビーム信号のサイドローブにおいて重み付け合成信号の振幅がΣビーム信号の振幅よりも大きくなる値である。このような「n」は、レーダ装置100を用いた実測値や、シミュレーションの結果に基づいて定めてもよい。また、上記の条件を満たす場合には、テイラー分布の指向性に対応するウェイトと、ベイリス分布又はチェビシェフ分布の指向性に対応するウェイトとを組み合わせてもよい。 As weights that satisfy the above conditions, weights corresponding to the directivity of Baylis distribution or Chebyshev distribution and digital IQ signals of n sub-array antennas 11 among sub-array antennas 11 included in sub-arrays A to D are added together (n-combined). ) may be used in combination with weights. "n" is a value smaller than the number of subarray antennas 11 included in subarrays A to D, and is a value such that the amplitude of the weighted composite signal is larger than the amplitude of the Σ beam signal in the side lobe of the Σ beam signal. Such “n” may be determined based on an actual value measured using the radar device 100 or a simulation result. Furthermore, if the above conditions are met, a weight corresponding to the directivity of the Taylor distribution and a weight corresponding to the directivity of the Baylis distribution or the Chebyshev distribution may be combined.

本実施形態では、ビーム信号形成部52は、図8に示したテイラー分布の指向性に対応するウェイトを用いた重み付け合成信号の差を、SLB用ΔEL1ビーム信号としてSLB処理部56へ供給し、n合成のウェイトを用いた重み付け合成信号の差をSLB用ΔEL2ビーム信号としてSLB処理部56へ供給する。すなわち、ビーム信号形成部52が、Σビーム信号、ΔELビーム信号、ΔAZビーム信号、SLB用ΔEL1ビーム信号及びSLB用ΔEL2ビーム信号をパルス圧縮部53へ供給する場合について説明する。 In this embodiment, the beam signal forming unit 52 supplies the difference between weighted composite signals using weights corresponding to the directivity of the Taylor distribution shown in FIG. 8 to the SLB processing unit 56 as the SLB ΔEL1 beam signal, The difference between the weighted composite signals using n composite weights is supplied to the SLB processing unit 56 as an SLB ΔEL2 beam signal. That is, a case will be described in which the beam signal forming unit 52 supplies the Σ beam signal, the ΔEL beam signal, the ΔAZ beam signal, the SLB ΔEL1 beam signal, and the SLB ΔEL2 beam signal to the pulse compression unit 53.

図4に戻り、信号処理部5の構成の説明を続ける。パルス圧縮部53は、ビーム信号形成部52により形成されたΣビーム信号、ΔELビーム信号、ΔAZビーム信号、SLB用ΔEL1ビーム信号及びSLB用ΔEL2ビーム信号を受け付ける。以下、SLB用ΔEL1ビーム信号及びSLB用ΔEL2ビーム信号を、「2つのSLB用ΔELビーム信号」という。パルス圧縮部53は、送信された信号に対して用いられた符号変調又は線形周波数変調に対応した相関値の算出(パルス圧縮処理)を、受け付けた各ビーム信号に対して行う。パルス圧縮部53は、パルス圧縮処理が施されたΣビーム信号をノイズスレッショルド処理部54へ供給する。パルス圧縮部53は、パルス圧縮処理が施された2つのSLB用ΔELビーム信号をSLB処理部56へ供給する。パルス圧縮部53は、パルス圧縮処理が施されたΔELビーム信号及びΔAZビーム信号を測角部58へ供給する。 Returning to FIG. 4, the explanation of the configuration of the signal processing section 5 will be continued. The pulse compression unit 53 receives the Σ beam signal, the ΔEL beam signal, the ΔAZ beam signal, the SLB ΔEL1 beam signal, and the SLB ΔEL2 beam signal formed by the beam signal forming unit 52. Hereinafter, the SLB ΔEL1 beam signal and the SLB ΔEL2 beam signal will be referred to as "two SLB ΔEL beam signals." The pulse compression unit 53 calculates, for each received beam signal, a correlation value (pulse compression process) corresponding to the code modulation or linear frequency modulation used for the transmitted signal. The pulse compression section 53 supplies the Σ beam signal subjected to pulse compression processing to the noise threshold processing section 54 . The pulse compression unit 53 supplies the two SLB ΔEL beam signals subjected to pulse compression processing to the SLB processing unit 56. The pulse compression section 53 supplies the ΔEL beam signal and the ΔAZ beam signal, which have been subjected to pulse compression processing, to the angle measurement section 58.

ノイズスレッショルド処理部54は、パルス圧縮部53から供給されるΣビーム信号に含まれるフェーズドアレイアンテナ1におけるノイズなどを除去する。ノイズの除去は、受信ごとに計測される雑音信号の振幅に基づいてしきい値が設定され、しきい値以下の信号を除去することにより行われる。ノイズスレッショルド処理部54は、ノイズが除去されたΣビーム信号をCFAR処理部55へ供給する。CFAR処理部55は、供給されたΣビーム信号に対するCFAR処理により、Σビーム信号に物体で反射した反射波の成分の有無、すなわち物体の有無を判定する。CFAR処理部55は、物体があると判定した場合、Σビーム信号をSLB処理部56へ供給する。CFAR処理部55は、物体がないと判定した場合、Σビーム信号を出力せずに棄却する。 The noise threshold processing unit 54 removes noise in the phased array antenna 1 included in the Σ beam signal supplied from the pulse compression unit 53. Noise is removed by setting a threshold based on the amplitude of the noise signal measured each time it is received, and removing signals below the threshold. The noise threshold processing unit 54 supplies the Σ beam signal from which noise has been removed to the CFAR processing unit 55. The CFAR processing unit 55 performs CFAR processing on the supplied Σ beam signal to determine whether the Σ beam signal contains a component of a reflected wave reflected by an object, that is, whether there is an object. When the CFAR processing section 55 determines that there is an object, it supplies the Σ beam signal to the SLB processing section 56 . If the CFAR processing unit 55 determines that there is no object, it rejects the Σ beam signal without outputting it.

SLB処理部56は、CFAR処理部55から供給されるΣビーム信号と、パルス圧縮部53から供給される2つのSLB用ΔELビーム信号とを受け付ける。SLB処理部56は、Σビーム信号の振幅と、2つのSLB用ΔELビーム信号の振幅それぞれとを比較する。Σビーム信号の振幅が2つのSLB用ΔELビーム信号の振幅それぞれより大きい場合、SLB処理部56は、Σビーム信号をΣビーム信号のメインローブ方向から到来した信号と判定し、Σビーム信号を測距部57及び測角部58へ供給する。一方、Σビーム信号の振幅が2つのSLB用ΔELビーム信号の振幅のいずれか又は両方より小さい場合、SLB処理部56は、Σビーム信号をΣビーム信号のサイドローブ方向から到来した信号と判定し、Σビーム信号を棄却する。このように、SLB処理部56は、Σビーム信号を棄却するか否かを判定してΣビーム信号を棄却する処理(SLB処理)に、2つのSLB用ΔELビーム信号を判定時のしきい値として用いる。 The SLB processing unit 56 receives the Σ beam signal supplied from the CFAR processing unit 55 and the two SLB ΔEL beam signals supplied from the pulse compression unit 53. The SLB processing unit 56 compares the amplitude of the Σ beam signal with the amplitudes of the two SLB ΔEL beam signals. If the amplitude of the Σ beam signal is larger than the amplitudes of the two SLB ΔEL beam signals, the SLB processing unit 56 determines the Σ beam signal as a signal arriving from the main lobe direction of the Σ beam signal, and measures the Σ beam signal. It is supplied to the distance section 57 and the angle measurement section 58. On the other hand, if the amplitude of the Σ beam signal is smaller than either or both of the amplitudes of the two SLB ΔEL beam signals, the SLB processing unit 56 determines that the Σ beam signal is a signal arriving from the side lobe direction of the Σ beam signal. , reject the Σ beam signal. In this way, the SLB processing unit 56 determines whether to reject the Σ beam signal and rejects the Σ beam signal (SLB processing) by using the two SLB ΔEL beam signals according to the threshold value at the time of determination. used as

測距部57は、SLB処理部56から供給されるΣビーム信号と、送信アンテナから送信された信号とに基づいて、物体までの距離を算出する。測距部57は、算出した距離を外部の装置へ出力したり、信号処理部5に備えられるメモリなどの記憶部へ距離を記憶させたりする。測角部58は、測角方式としてモノパルス方式を用いて、SLB処理部56から供給されるΣビーム信号と、パルス圧縮部53から供給されるΔELビーム信号及びΔAZビーム信号とに基づいて、反射波の到来方向を特定する。測角部58は、到来方向として、方位角(AZ測角値)と仰角(EL測角値)とを特定する。測角部58は、特定した方位角及び仰角を外部の装置へ出力したり、信号処理部5に備えられるメモリなどの記憶部へ方位角及び仰角を記憶させたりする。 The distance measuring unit 57 calculates the distance to the object based on the Σ beam signal supplied from the SLB processing unit 56 and the signal transmitted from the transmitting antenna. The distance measuring section 57 outputs the calculated distance to an external device, or stores the distance in a storage section such as a memory provided in the signal processing section 5. The angle measurement section 58 uses a monopulse method as the angle measurement method, and calculates the reflection based on the Σ beam signal supplied from the SLB processing section 56 and the ΔEL beam signal and ΔAZ beam signal supplied from the pulse compression section 53. Determine the direction of arrival of waves. The angle measurement unit 58 specifies the azimuth angle (AZ angle measurement value) and the elevation angle (EL angle measurement value) as the direction of arrival. The angle measurement section 58 outputs the specified azimuth and elevation angle to an external device, or stores the azimuth and elevation angle in a storage section such as a memory provided in the signal processing section 5.

レーダ装置100において、ビーム信号形成部52が、フェーズドアレイアンテナ1で受信された信号から、SLB処理に用いるSLB判定用の信号を算出することにより、補助アンテナを用いずにサイドローブ方向から到来する不要波を棄却して、不要波の影響を抑圧できる。また、レーダ装置100は、補助アンテナを必要としないので、構成を複雑にせずに、また製造コストの増加を抑制できる。 In the radar device 100, the beam signal forming unit 52 calculates a signal for SLB determination used in SLB processing from the signal received by the phased array antenna 1, so that the beam signal that arrives from the side lobe direction without using an auxiliary antenna is By rejecting unnecessary waves, the influence of unnecessary waves can be suppressed. Furthermore, since the radar device 100 does not require an auxiliary antenna, the configuration can be kept from becoming complicated and an increase in manufacturing costs can be suppressed.

また、レーダ装置100において、ビーム信号形成部52が複数のSLB用ΔELビーム信号を算出し、SLB処理部56が複数のSLB用ΔELビーム信号をSLB処理に用いることにより、到来方向がサイドローブ範囲に含まれるか否かの判定を精度よく行うことができる。また、レーダ装置100は、複数のSLB用ΔELビーム信号を用いてSLB処理を行うことにより、シークラッタやグランドクラッタなどの不要波の影響を抑えた物体の検知を行うことができる。 In addition, in the radar device 100, the beam signal forming unit 52 calculates a plurality of ΔEL beam signals for SLB, and the SLB processing unit 56 uses the plurality of ΔEL beam signals for SLB for SLB processing, so that the direction of arrival is within the sidelobe range. It is possible to accurately determine whether or not it is included in the . Furthermore, by performing SLB processing using a plurality of SLB ΔEL beam signals, the radar device 100 can detect objects while suppressing the influence of unnecessary waves such as sea clutter and ground clutter.

また、レーダ装置100のサブアレイアンテナ11では、重み付けを用いない一様の加算合成によりアナログの受信RF信号を生成する。フェーズドアレイアンテナ1に備えられる多数のサブアレイアンテナ11を簡易な構成とすることにより、レーダ装置100の製造コストを抑え、メンテナンス性を向上させることができる。 Further, the sub-array antenna 11 of the radar device 100 generates an analog received RF signal by uniform additive synthesis without using weighting. By simplifying the configuration of the large number of sub-array antennas 11 included in the phased array antenna 1, the manufacturing cost of the radar device 100 can be suppressed and maintainability can be improved.

また、レーダ装置100において、測角に用いるΔELビーム信号を算出する際にウェイトを用いることにより、ビーム信号形成部52における演算処理を複雑にせずに、複数のSLB用ΔELビーム信号を算出することができる。 Furthermore, in the radar device 100, by using weights when calculating the ΔEL beam signals used for angle measurement, it is possible to calculate a plurality of ΔEL beam signals for SLB without complicating the calculation processing in the beam signal forming unit 52. I can do it.

また、レーダ装置100において、信号処理部5として汎用コンピュータを用いる場合には、信号処理部5が有する機能をソフトウェアで実装すればよく、複数のSLB用ΔELビーム信号の算出に用いるウェイトをレーダ装置100の運用時の状況に応じて容易に変更することができる。また、ソフトウェアで実装することにより、同時に算出するSLB用ΔELビーム信号の数を容易に変更できる。また、信号処理部5として専用の回路又は装置を用いる必要がないため、レーダ装置100の製造コストを抑えることができる。 Furthermore, in the case where a general-purpose computer is used as the signal processing section 5 in the radar device 100, the functions of the signal processing section 5 may be implemented in software, and the weights used for calculating the plurality of SLB ΔEL beam signals can be set in the radar device 100. 100 can be easily changed depending on the operating situation. Furthermore, by implementing it in software, the number of SLB ΔEL beam signals to be calculated simultaneously can be easily changed. Further, since there is no need to use a dedicated circuit or device as the signal processing section 5, the manufacturing cost of the radar device 100 can be reduced.

また、レーダ装置100において、A/D変換ユニット21において受信RF信号を直接サンプリングしてデジタル信号へ変換することにより、受信RF信号をベースバンドの信号に変換する周波数変換器が不要となり、デジタルIQ信号へのノイズなどの不要な信号の混入を抑えることができる。また、周波数変換器が不要となることにより、レーダ装置100の製造コストを抑えることができる。 In addition, in the radar device 100, by directly sampling the received RF signal and converting it into a digital signal in the A/D conversion unit 21, a frequency converter for converting the received RF signal into a baseband signal is not required, and the digital IQ It is possible to suppress the mixing of unnecessary signals such as noise into the signal. Furthermore, since a frequency converter is not required, the manufacturing cost of the radar device 100 can be reduced.

なお、本実施形態では、ビーム信号形成部52が2つのSLB用ΔELビーム信号を算出し、SLB処理部56が2つのSLB用ΔELビーム信号をサイドローブ範囲の判定に用いる動作を説明したが、これに限定されない。例えば、ビーム信号形成部52が3つ以上のSLB用ΔELビーム信号を算出し、SLB処理部56が3つ以上のSLB用ΔELビーム信号をサイドローブ範囲の判定に用いてもよい。この場合、SLB処理部56は、Σビーム信号の振幅がすべてのSLB用ΔELビーム信号の振幅より大きい場合、メインローブ方向から到来した反射波の信号が含まれると判定する。一方、SLB処理部56は、Σビーム信号の振幅が少なくとも一つのSLB用ΔELビーム信号の振幅より小さい場合、サイドローブ方向から到来した反射波の信号が含まれると判定し、Σビーム信号を棄却する。 In this embodiment, the beam signal forming unit 52 calculates two SLB ΔEL beam signals, and the SLB processing unit 56 uses the two SLB ΔEL beam signals to determine the sidelobe range. It is not limited to this. For example, the beam signal forming unit 52 may calculate three or more SLB ΔEL beam signals, and the SLB processing unit 56 may use the three or more SLB ΔEL beam signals to determine the sidelobe range. In this case, if the amplitude of the Σ beam signal is larger than the amplitude of all SLB ΔEL beam signals, the SLB processing unit 56 determines that the signal of the reflected wave arriving from the main lobe direction is included. On the other hand, if the amplitude of the Σ beam signal is smaller than the amplitude of at least one ΔEL beam signal for SLB, the SLB processing unit 56 determines that a reflected wave signal arriving from the side lobe direction is included, and rejects the Σ beam signal. do.

また、本実施形態では、2つのSLB用ΔELビーム信号を用いて仰角(Elevation)方向におけるサイドローブ範囲の判定を行う動作を説明したが、SLB処理部56は、2つのSLB用ΔAZビーム信号を用いて方位角(Azimuth)方向におけるサイドローブ範囲について判定してSLB処理を行ってもよい。 Furthermore, in this embodiment, the operation of determining the sidelobe range in the elevation direction using two SLB ΔEL beam signals has been described, but the SLB processing unit 56 uses two SLB ΔAZ beam signals to determine the sidelobe range in the elevation direction. SLB processing may be performed by determining the sidelobe range in the azimuth direction.

また、本実施形態では、SLB処理部56をCFAR処理部55と測距部57との間に設ける構成について説明したが、SLB処理部56は、パルス圧縮部53とノイズスレッショルド処理部54との間、又は、ノイズスレッショルド処理部54とCFAR処理部55との間に設けてもよい。 Furthermore, in this embodiment, a configuration has been described in which the SLB processing section 56 is provided between the CFAR processing section 55 and the ranging section 57, but the SLB processing section 56 is provided between the pulse compression section 53 and the noise threshold processing section 54 It may also be provided between the noise threshold processing section 54 and the CFAR processing section 55.

また、フェーズドアレイアンテナ1の指向方向の変更は、走査制御器4による移相器103の制御だけでなく、フェーズドアレイアンテナ1を回転又は移動させる機械装置を用いて行ってもよい。 Further, the pointing direction of the phased array antenna 1 may be changed not only by controlling the phase shifter 103 by the scanning controller 4 but also by using a mechanical device that rotates or moves the phased array antenna 1.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、フェーズドアレイアンテナ1の開口面を分割した分割開口面それぞれに対応するサブアレイA~Dで受信されるデジタルIQ信号(受信信号)を加算してΣビーム信号(和信号)を算出し、分割開口面ごとのサブアレイA~DのデジタルIQ信号を重み付け加算した重み付け合成信号を異なるウェイト(重み係数)ごとに算出し、分割開口面ごとにデジタルIQ信号を重み付け加算した重み付け合成信号間の差としてSLB用ΔELビーム信号を異なるウェイトごとに算出するビーム信号形成部52(信号形成部)と、異なるウェイトごとに算出されたSLB用ΔELビーム信号それぞれよりΣビーム信号が大きい場合、Σビーム信号に基づいてフェーズドアレイアンテナ1の指向方向における物体を検出するCFAR処理部55、測距部57及び測角部58(検出部)とを持つことにより、補助アンテナを備えずとも反射波の到来方向がサイドローブ範囲にふくまれるか否かを判定でき、サイドローブ方向から到来する干渉波やクラッタ反射波などの不要波による影響を抑圧できる。 According to at least one embodiment described above, the digital IQ signals (received signals) received by the subarrays A to D corresponding to each of the divided aperture planes obtained by dividing the aperture plane of the phased array antenna 1 are added together to form a Σ beam. A weighted composite signal is calculated for each different weight (weighting coefficient) by weighting and adding the digital IQ signals of subarrays A to D for each divided aperture surface, and a digital IQ signal for each divided aperture surface is calculated. A beam signal forming unit 52 (signal forming unit) calculates a ΔEL beam signal for SLB for each different weight as a difference between weighted composite signals obtained by weighted addition, and a Σ beam from each ΔEL beam signal for SLB calculated for each different weight. When the signal is large, the auxiliary antenna can be used by having a CFAR processing unit 55, a distance measurement unit 57, and an angle measurement unit 58 (detection unit) that detect objects in the pointing direction of the phased array antenna 1 based on the Σ beam signal. It can be determined whether the direction of arrival of the reflected wave is included in the sidelobe range without the need for this, and the influence of unnecessary waves such as interference waves and clutter reflected waves arriving from the sidelobe direction can be suppressed.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

1…フェーズドアレイアンテナ(アレイアンテナ)、2…信号変換部、3…クロック発生器、4…走査制御器、5…信号処理部、11…サブアレイアンテナ、21…A/D変換ユニット、22…P/S変換回路、52…ビーム信号形成部(信号形成部)、53…パルス圧縮部、54…ノイズスレッショルド処理部、55…CFAR処理部(検出部)、56…SLB処理部、57…測距部(検出部)、58…測角部(検出部)、100…レーダ装置、101…アンテナ素子、102…増幅器、103…移相器、104…合成回路、105…増幅器、106…アナログフィルタ、211…PLL回路、212…A/D変換器、213…直交検波器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Phased array antenna (array antenna), 2... Signal converter, 3... Clock generator, 4... Scanning controller, 5... Signal processing part, 11... Sub-array antenna, 21... A/D conversion unit, 22... P /S conversion circuit, 52... Beam signal forming section (signal forming section), 53... Pulse compression section, 54... Noise threshold processing section, 55... CFAR processing section (detection section), 56... SLB processing section, 57... Distance measurement section (detection section), 58... angle measurement section (detection section), 100... radar device, 101... antenna element, 102... amplifier, 103... phase shifter, 104... synthesis circuit, 105... amplifier, 106... analog filter, 211... PLL circuit, 212... A/D converter, 213... Quadrature detector

Claims (4)

アレイアンテナと、
前記アレイアンテナの開口面を分割した4つの分割開口面それぞれに対応するサブアレイで受信される受信信号を加算して和信号を算出し、前記4つの分割開口面のうちの2つの分割開口面の前記サブアレイで受信される受信信号を、重み係数を使用することにより重み付け加算して第1の加算信号を算出し、前記4つの分割開口面のうち前記2つの分割開口面を除く2つの分割開口面の前記サブアレイで受信される前記受信信号を重み付け加算して第2の加算信号を算出し、前記第1の加算信号の算出に使用された前記受信信号を、前記第1の加算信号の算出に使用された前記重み係数と異なる重み係数を使用することにより重み付け加算して第3の加算信号を算出し、前記第2の加算信号の算出に使用された前記受信信号を、前記第2の加算信号の算出に使用された前記重み係数と異なる重み係数を使用することにより重み付け加算して第4の加算信号を算出し、前記第1の加算信号と前記第2の加算信号との差である第1の差信号を算出し、前記第3の加算信号と前記第4の加算信号との差である第2の差信号を算出する信号形成部と、
前記第1の差信号および前記第2の差信号よりも前記和信号が大きい場合、前記和信号に基づいて前記アレイアンテナの指向方向における物体を検出し、前記第1の差信号および前記第2の差信号のいずれか又は両方よりも前記和信号が小さい場合、前記物体を検出しない検出部と、
を備えるレーダ装置。
array antenna,
A sum signal is calculated by adding the received signals received by the sub-arrays corresponding to each of the four divided aperture planes obtained by dividing the aperture plane of the array antenna, and A first summation signal is calculated by performing weighted addition of the received signals received by the sub-array using a weighting coefficient, and two divided apertures other than the two divided aperture planes among the four divided aperture planes are calculated. calculating a second summed signal by weighting and adding the received signals received by the sub-arrays of the plane; and calculating the first summed signal using the received signal used for calculating the first summed signal. A third addition signal is calculated by performing weighted addition by using a weighting factor different from the weighting factor used for the second addition signal, and the received signal used for calculating the second addition signal is added to the second addition signal. A fourth addition signal is calculated by performing weighted addition by using a weighting coefficient different from the weighting coefficient used to calculate the addition signal, and a fourth addition signal is calculated by the difference between the first addition signal and the second addition signal. a signal forming unit that calculates a first difference signal and calculates a second difference signal that is the difference between the third addition signal and the fourth addition signal;
When the sum signal is larger than the first difference signal and the second difference signal, an object in the pointing direction of the array antenna is detected based on the sum signal , and the first difference signal and the second difference signal are detected. a detection unit that does not detect the object when the sum signal is smaller than either or both of the difference signals ;
A radar device equipped with.
前記信号形成部は、前記第1の差信号および前記第2の差信号を、前記アレイアンテナによる受信ごとに同時に算出する、
請求項1に記載のレーダ装置。
The signal forming unit simultaneously calculates the first difference signal and the second difference signal each time the array antenna receives the signal.
The radar device according to claim 1.
前記サブアレイそれぞれは、複数のアンテナ素子と、前記アンテナ素子ごとに設けられた移相器と、前記移相器それぞれの出力を加算合成することにより前記受信信号を生成するアナログ回路とを備える、
請求項1又は請求項2に記載のレーダ装置。
Each of the sub-arrays includes a plurality of antenna elements, a phase shifter provided for each antenna element, and an analog circuit that generates the received signal by adding and combining the outputs of the phase shifters.
The radar device according to claim 1 or 2.
前記重み係数は、前記アレイアンテナのサイドローブの任意の角度において、前記第1の差信号および前記第2の差信号のいずれかの振幅が、前記和信号の振幅より大きくなる値を有する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のレーダ装置。
The weighting coefficient has a value such that the amplitude of either the first difference signal or the second difference signal is larger than the amplitude of the sum signal at any angle of the side lobe of the array antenna.
The radar device according to any one of claims 1 to 3.
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